脈衝星射電信號!來自宇宙的星辰樂隊

2020-12-15 澎湃新聞

脈衝星射電信號!來自宇宙的星辰樂隊

2020-08-11 08:00 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務

8月10日

中國科學院大學將編號為001的錄取通知書

送達2020級本科新生手中

與錄取通知書同時送出的

還有一份神秘禮物

一張黑膠光碟

收錄了一組來自宇宙深處的聲音

這些穿越浩茫宇宙的聲音

是由國科大師生通過中國天眼

捕獲的以脈衝星為主的射電信號

包括15顆脈衝星

其中13顆脈衝星信號

通過這封錄取通知書

首次向全世界發布

它們曾是來自FAST接收機的數字與列表

經過強度轉換與小幅度的調整後

以音頻的形式直觀、原始地呈現

為了更直觀解讀這組來自宇宙深處的波頻

國科大在讀本科生和研究生

特意將音頻製作成了這條視頻

送給每一個熱愛科學的你

「或許你會覺得意猶未盡,又或許會有點枯燥。但當我們在聆聽這段音聲時,隨之而來的更有仿佛回到那年初入國科大校園,親手翻開那一本本厚重而又深刻的教材時的欣喜與懷念。這段音聲,會與你即將面對的本科學習一樣,乍看上去深奧而晦澀,其中卻蘊含了精心安排的理性之美,等待著你發現並理解它的魅力!」

——來自製作團隊的國科大本科畢業生

脈衝星是宇宙中快速旋轉的緻密天體——中子星,其密度可以高達每立方釐米1億噸,半徑僅10-15公裡,自轉周期為若干毫秒到數十秒,並發射出周期與之相當的可為射電望遠鏡所捕獲的脈衝信號。這樣特殊的性質使得脈衝星成為天然的極端條件實驗室,為我們提供了在恆星演化、雙星和多星運動規律、相對論效應等諸多方面提供了高精度的觀測條件。在未來,脈衝星授時和導航或將服務於我們的生活。

它們是來自星辰間的樂隊

● 背景-Baseline基線

FAST觀測球狀星團M92時接收到來自天空的功率變化,包括了射電波段的噪聲和宇宙背景的聲音。

●1.M14A毫秒脈衝雙星(新發布)

FAST在球狀星團M14中找到的毫秒脈衝雙星(是一「黑寡婦」(black widow) 系統,伴星質量小於太陽質量的3%),是M14中發現的第一顆脈衝星。脈衝星自轉周期1.98毫秒,是為數不多的自轉周期短於2毫秒的脈衝星。其波形在本音聲中首次向公眾發布,以原始頻率及周期拉長到1000毫秒兩種形式展現。

● 2. GPPS001脈衝星(新發布)

● 3. GPPS003脈衝星(新發布)

FAST的GPPS(Galaxy Plane Pulsar Survey)項目找到的新脈衝星。其波形在本音聲中首次向公眾發布。

●4. M13F毫秒脈衝雙星

FAST在球狀星團M13中找到的一顆毫秒脈衝雙星信號,為能清晰分辨信號,在音聲中展示的信號周期為真實周期的100倍。科學內容對應的文章由國科大在讀研究生王琳一作發表。

●5. M92A毫秒脈衝雙星(具有掩食現象)

FAST在球狀星團M92中找到的具有掩食現象的毫秒脈衝雙星(為一「紅背」(redback) 蜘蛛系統),是M92中發現的第一顆脈衝星。脈衝星真實自轉周期3.16毫秒,在音聲中展示的信號周期為250毫秒。相關成果由國科大畢業生潘之辰一作發表(Pan et al. (2020)),並被美國天文學會評為2020年4月17日的亮點研究。

●6. NGC6517E毫秒脈衝星(新發布)

_

FAST在球狀星團NGC6517中找到的毫秒脈衝星,尚在研究中。該脈衝星信號微弱,藉助於FAST的高靈敏度才得以發現。其波形在本音聲中首次向公眾發布。

●7. 19C63毫秒脈衝星(新發布)

●8. J1810-0615毫秒脈衝星(新發布)

FAST漂移掃描巡天用19波束接收機找到的毫秒脈衝星,為能清晰分辨,在音頻中展示的信號周期為真實周期的100倍。其波形在本音頻中首次向公眾發布。

●9. C29脈衝星

(新發布)

●10. C32脈衝星

(新發布)

●11. C36脈衝星

(新發布)

●12. C40脈衝星

(新發布)

●13. C42脈衝星

(新發布)

●14. C57脈衝星

(新發布)

●15. C59脈衝星(新發布)

FAST漂移掃描巡天用超寬帶接收機找到的若干個脈衝星。其波形在本音聲中首次向公眾發布。

C29脈衝星

C32脈衝星

C36脈衝星

C40脈衝星

C42脈衝星

C57脈衝星

C59脈衝星

捕獲這些美妙聲音的「幕後英雄」

是當今世界上最大最靈敏的單天線射電望遠鏡

中國天眼FAST於2011年開工建設

2016竣工2017年開光並開展早期科學觀測

2020年通過國家驗證收並正式運行

FAST已發現132顆脈衝星

並在譜線、FRB等研究領域獲成果

隨著觀測的繼續展開

FAST將為我們揭示更多的宇宙奧秘

相較於世界上其他射電望遠鏡

FAST優勢在哪裡

FAST的科學目標是什麼

在FAST建設過程中經歷了哪些趣事

中國下一代天文大科學裝置有哪些值得期待

四位來自FAST科研團隊的科學家

有話說

脈衝星有何特殊之處?

當前FAST中脈衝星的研究前沿有哪些?

希望同學們

在聆聽這份來自宇宙「深處」聲音之餘

也聽懂來自一線天文科研工作者的囑託和期待

這一次我們把中國天眼最好的數據、最新的發現,做成了聲音和視頻,放在錄取通知書裡,寄託給新生。也希望像完成南仁東老師的遺願:最好的天文設備實際上是修給下一代的天文學家,修給現在在讀和將要入學的年輕人。

「科學是一門手藝活。」最好的望遠鏡是需要最為細緻的、能夠掌握最先進工藝的科學家,這個責任就放在你們肩上。

——李菂

國科大教授、博士生導師

中科院國家天文臺研究員

FAST首席科學家

很多卡脖子的技術都是缺乏積累。希望同學們能夠長期積累,從始至終做好自己負責的每一件事。

——姜鵬

國科大博士生導師

中科院國家天文臺研究員

FAST業務副主任、總工程師

國科大有很多好的老師和實驗條件,希望同學們在學習的過程中參與進來,學好基本知識,做有情懷、有擔當的奮鬥者。

——彭勃

國科大博士生導師

中科院國家天文臺研究員

FAST副主任

脈衝星的科學實在是「太好玩」,脈衝星科學研究是具有前沿性、科學性的,一起來玩!就像遠海滑水,非常美妙。能夠看到新的東西,幸福感是很強的。希望國科大的學生利用好這個平臺,歡迎大家來!

——韓金林

國科大教授、博士生導師

中科院國家天文臺研究員

緻密天體和瀰漫介質研究團組首席科學家

橫屏查看波形-脈衝星對應

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觀微之光,可明遠方

特別鳴謝/中國科學院國家天文臺

文字/脫暢 紀燦雄等

圖片/紀燦雄

美編/高塬

原標題:《脈衝星射電信號!來自宇宙的星辰樂隊》

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特別聲明

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